Циклонная шахтная печь

(71) АрхангельскиКрасного Знамени линститут им.В.В.К.И.Осташ орде соте Трудовогческий ыше идетельство СССР15/00, 1970.етельство СССР15/00, 1971. 56) 1. Авто 346563, кл 2. Авторс 381854, кл.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИ(46) 15,01.85. Бюл. В 801134869 Я 4) (57) ЦИКЛОННАЯ ШАХ я термообработки сып ла, содержащая цилиндр чую камеру с центральн щнмся кверху дымоходом с топочной камерой, ок рабочую камеру, о т л с я тем, что, с целью цни конвективного тепл кам рабочей и топочно временного снижения гид сопротивления топочной следняя выполнена вческого циличдра с от и большой осей, равным ТНАЯ ПЕЧЬучего матеркаическую рабоым расширяюсоединенным Ружающейичающая- интенсификаообмена к стен"й хамер и одноравлическогокамеры,поорме 9 ллиптиношением малой0,5-0,7.сыпучего материала, содержащей цилиндрическую рабочую камеру с центральным расширяющимся кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру, топочная камера выполнена в форме эллиптического цилиндра с отношением малой и большой осей, равным 0,5-0,7.На фиг.1 показана печь, вертикальный разрез; на фиг,2 - разрез А-А на Фиг.1 (тепловые и гидравлические ,характеристики печи иллюстрированы графиками); на Фиг.З - зависимостьМо =1 Ре); на Фиг.4 - коэфФициент К гидравлического сопротивленияпредлагаемой печи в зависнмости от отношения малой и большой осей эллипса; на фиг.5 - коэффициент тепловой эффективности печи г 1 - (К 1,Печь содержит цилиндрическую рабочую камеру 1 с центральным расширяющимся кверху дымоходом 2. Рабочая камера расположена соосно с топочной камерой 3 с расположенными тангенциально к ее внутренней поверхности горелками 4. Топочная камера 3 каналами 5 соединяется с центральным дымоходом, но оси которого установпено дополнительное топливосжигающееустройство 6. Печь оборудована разгрузочным приспособлением 7. Саматопочная камера 3, выполнена в форме эллиптического цилиндра с отношением осей эллипса, равным0,5-0, Такое отношение выбрано иэанализа экспериментальных графиков(Фиг,3,4 и 5), позволяющих опреде-лить оптимальное значение К = 0,6. Для этого значения отношения осей эллипса суммарный коэффициент сопротивления виже в 2 раза, а теплоотдачаконвекцией и коэффициент тепловой эффективности выше в 1,9 и 3 разасоответственно по сравнению с печьюпрототипом, При увеличении коэффициента сжатия К0,7 и при уменьшении К (0,5 наблюдается увеличениесуммарного коэффициента сопротивления, снижение уровня конвективноготеплообмена и, как следствие, падениекоэффициента тепловой эффективностипечи. Печь работает с,едующим образом..Сьп 1 учий материал поступает в зазормежду цилиндрической поверхность 8рабочей камеры и трубой 9 дымохода.Поверхность 8 и поверхность трубы 9 1 1134869 2Изобретение относится к устройствам термохимической обработки мелкоизмельченного сырья, например впроизводстве строительных материалов, а также может быть применено вметаллургической промышленности, например в нагревательных печах, илив химической промышленности в качестве теплообменной установки.Известна циклонная камера для 1 Отермообработки полидисперсного материаласостоящая из цилиндрическогокорпуса с газогорелочными устройствами, центральной загрузкой обрабатываемого материала и нижним выводом из циклонной камеры дымовыхгазов и обрабатываемого материала 1 3,Вэтой печи интенсификация теплообмена осуществляется выступамина внутренней поверхности камеры,расположенными в несколько рядовпо высоте корпуса под углом к обра- .зующей последнего в направлениикрутки газового потока. Печь такжетребует установки дополнительногосепарационного оборудования,поскольку дымовые газы имеют не"посредственный контакт с сыпучимматериалом.Наиболее близкой к изобретениюявляется кольцевая шахтная печь длятермообработки сыпучего материала,содержащая коническую расширяющуюсякнизу рабочую камеру с центральным расширяющимся кверху дымоходом,соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру. В печис целью интенсификации теплообмена иснижения пылеуноса нижняя частьтопочной камеры соединена с нижнейчастью дымохода каналом, оборудован"40ным тонливосжнгающим устройством, а/стенки рабочей камеры выполненысплошными 2 1.Однако в данной печи не используются все возможности интенсификации45рабочего процесса эа счет повьппенияуровня конвективного теплообмена,открываемые применением закрученныхциклонных потоков. Кроме того, печьобладает большим гидравлическим сопро-Отивлением газового тракта.Цель изобретения - интенсификацияконвективного теплообмена к стенкамрабочей и топочной камер и одновременное снижение гидравлического сопротивления топочной камеры.Цель достигается тем, что в циклонной шахтной печи для термообработки1134образуют рабочую камеру и изолируют обрабатываемый материал от греющих газов. Под действием сил тяжести материал опускается вниз со скоростью, определяемой разгрузочным приспособлением 7. При работе печи топливо и воздух в необходимых количествах и пропорциях подаются в горелки .4 и 6 Образующиеся дымовые газы обогревают обрабатываемый материал через по верхность 8 снаружи и, перетекая по каналам 5, обогревают материал через стенку трубы 9 изнутри.Благодаря эллиптической форме топочной камеры достигается существенное повышение конвективного коэффициента теплоотдачи к стенкам рабочей и топочной камер, а также снжение гидравлического сопротивления топочной камеры. Данный факт установлен экспериментально на моделях печей с различной формой топочной камеры, имевшей коэффициент сжатия эллипса 1-0,5 с промежуточными значениями К = 0,8, К0,7 и К = 0,6. Кривиз на эллиптической поверхности в отли" чие от круглой (К=1) непрерывно меняется в направлении движения потока. Это приводит к перестройке структуры вращающегося потока. Особенно заметны изменения в характере движения потока при К0,7, когда появляются интенсивные вторичные течения, определяющие особенности. движения потока в топочном объеме печи Ось вращения такого потока, несмотря35 на наличие рабочей камеры в центре, начинает прецессировать, вызывая тем самым колебательные движения всего потока. Это приводит к резкому увели" чению коэффициента теплоотдачи как к рабочей камере, так и к поверхности топочной камеры.Интенсификация конвективной тепло- отдачи к поверхности рабочей камеры иллюстрирована экспериментальными45 графиками на фиг.З, из которых видно, что теплоотдача конвекцией к рабочей камере достигает максимальных значений при отношении малой и большой осей эллипса, равном 0,5-0,7 и в50 среднем на 70-901 вьппе, чем в лечи- прототипе. Экспериментально установлено также, что теплоотдача конвекцией".число Пусса,аята";- суммарный :озффициент сопротивления- коэффициецт теплоотдачи конвенцией,о - диаметр рабочейкамеры;Ч - скорость газов навыходе иэ горелок;3 ,- соответственно коэффициент теплопроводности и плотность газов при их температуре на выходе:из горелок;ДР " перепад полногои.давления в топочной камере.В выражении (1) индекс 1 соответствует печи предлагаемой конструкции, индекс 2 - печи-прототипу. Значения чисел Нуссеьта и сопротивления соответствуют одинаковой нагрузке по газу обоих типов печей.Повышение тепловой .эффективности печи за счет значительной интенсификации конвективного теплообмена и снижения ее гидравлического сопротивления позволяет снизить удельный расход топлива и энергии на термообработку,869 4к боковой поверхности топочной камеры эллиптической формы возрастает в среднем на 707.Опытные величины суммарного коэффицрента сопротивления печи с эллиптической формой топочной камеры приведены на фиг.4. По сравнению с печью-прототипом в предлагаемой печи с отношением осей эллипса, равным 0,5-0,7, коэффициент сопротивления оказался примерно в 2 раза ниже.1 аким:образом, предлагаемая печь в целом в 2,5"3 раза эффективнее печи, принятой в качестве прототипа (фиг.5). Коэффициент тепловой эффективности печи оценивается по вы ражению